一種32進位正交幅度調製的軟解調方法
2023-10-09 01:09:14 2
專利名稱：一種32進位正交幅度調製的軟解調方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別涉及一種32進位正交幅度調製(以下稱為32QAM)的軟解調方法。
背景技術：
正交幅度調製(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)是一種二維調製技術，用星座點在實軸上的投影去調製同相載波，用虛軸上的投影調製正交載波。32QAM是一種高效正交幅度調製方式，每個符號可以傳輸5個比特。
為了充分利用接收信號的信息進行信道解碼，解調器應提供能反映接收比特取值概率的軟信息。軟信息一般用接收比特的對數似然比(LLR，Log-LikelihoodRatio)來表示，定義為接收比特為0的後驗概率和為1的後驗概率的比值的對數。
其中r為接收信號，用複數表示。b為接收信號中的某個比特。
在高斯白噪聲信道下，假設所有星座點出現的概率相等，則似然比LLR(b)可以表示為 其中Sb0表示b為0對應的星座點集合，Sb1表示b為1對應的星座點集合，σ2為高斯白噪聲的功率譜密度。
直接按照此公式計算涉及大量的指數運算，運算量過大。近似的計算方法只取上式分子分母和式中最大的那一項。則LLR(b)的計算方法可簡化為 可以看到，簡化後的式子中將接收信號到Sb0和Sb1中最近星座點的歐式距離差作為其對應比特軟信息的度量。
近似方法雖然省去了指數運算，但仍需要計算和所有星座點的歐式距離、並取其中的最小值。在按格雷碼映射的4QAM、16QAM和64QAM等標準的方形星座中，求取LLR(b)的方法可以進一步簡化，可以將接收信號到硬判決線的距離作為軟信息的度量。由於按格雷碼映射的方形星座的硬判決線都為平行於實軸和虛軸的直線，所以僅通過對接收信號的實部和虛部進行加減運算即可提取出軟信息。但對於像32QAM這樣的非標準方形的星座的硬判決線較為複雜，不能簡單提取。
發明內容
本發明利用接收信號到硬判決線的距離，結合星座的區域劃分提取比特軟信息，完成對32QAM信號的軟解調。
本發明所述的星座映射方式如圖1所示。每個星座點對應5個比特b0、b1、b2、b3、b4。將第i個比特bi為0對應的星座點集合記為Si0，為1對應的星座點集合記為Si1，距離Si0中星座點較近的區域和距離Si1中星座點較近的區域的分界線稱為bi對應的硬判決線。bi對應的軟信息可以通過計算接收信號到硬判決線的距離來獲得。
b0，b1，b2對應的的硬判決線較為複雜，但其對應的Si0和Si1的分布是關於坐標軸完全對稱的，因此可以通過求取接收信號實部絕對值和虛部絕對值將接收信號翻折到第一象限，則b0，b1，b2在四個象限中求取軟信息的問題就轉換為在第一象限中求取軟信息的問題，因此只需要在第一象限中對坐標平面進行分割即可。
考察b0對應的S00和S01在第一象限中分布的情況如圖2所示。在略微採取近似的情況下，按照圖中實線將第一象限分為3個區域，並找出每個區域中0和1之間的硬判決線(如圖中虛線所示)。軟信息的提取過程如下 第一步，首先判斷接收信號所在的區域； 第二步，以接收信號到該區域中硬判決線的距離作為b0軟信息的大小； 第三步，軟信息的符號由接收信號相對於硬判決線的位置確定。當接收信號位於硬判決線的0側時，軟信息為正，位於硬判決線的1側時軟信息為負。
b1和b2軟信息的提取過程與b0類似，區域的劃分和硬判決線分別如圖3和圖4所示。圖中實線表示區域邊界，虛線表示硬判決線。
b3對應的S30和S31分別位於虛軸的左右，因此虛軸即為硬判決線，可以將接收信號的實部作為b3的軟信息值。同樣b4對應的S30和S31分別位於實軸的上下，因此可以將接收信號的虛部作為b4的軟信息值。
為方便軟信息提取，本發明對區域的劃分和硬判決線的確定略微進行了近似，以減少計算量，誤比特率性能如圖5。
另外，本發明方法也適用於下述星座(1)b0、b1、b2、b3、b4不同排列順序對應的星座；(2)0和1互換(或取反)後映射所對應的星座；(3)星座經旋轉某個角度後得到的星座。
圖132QAM映射的星座圖； 圖2b0對應的象限分塊方式(用實線表示)以及每塊的硬判決線(用虛線表示)； 圖3b1對應的象限分塊方式以及每塊的硬判決線； 圖4b2對應的象限分塊方式以及每塊的硬判決線； 圖5高斯白噪聲信道下的仿真圖，信道編碼採用碼率為1/2的(2，1，2)卷積碼，圖中用*標示的為利用接收信號和標準星座點的最小距離求後驗概率的方法得到的誤碼率曲線，用o標示的為利用本發明所述的方法得到誤碼率曲線。
具體實施方法 下面通過具體實例來說明本專利的實施方法。
發送端將比特流分組，每組5比特。設某組的5個比特為b0，b1，b2，b3，b4，映射方式如圖1所示。圖中a反映星座的大小，對於功率歸一化的星座，a取
假設接收端接收到的信號為r(r為複數)，令x＝abs(real(r))，y＝abs(imag(r))，其中abs表示取絕對值，real表示取實部，imag表示取虛部。b0，b1，b2，b3，b4對應的軟信息提取方法如下 b0軟信息的提取 if(x＞y)or(y＜3a)，llr(b0)＝y-2a else{ if(x+y)＜6a，llr(b0)＝4a-y else，llr(b0)＝x-2a } b1軟信息的提取 if(x+y)＜6a，llr(b1)＝x-2a else{ if(x＜4a)，llr(b1)＝4a-y } b2軟信息的提取 if(x＜y)，llr(b2)＝y-4a else llr(b2)＝x-4a b3軟信息的提取 llr(b3)＝real(r) b4軟信息的提取 llr(b4)＝imag(r)。
權利要求
1、 一種應用於32QAM的軟解調方法，其特徵在於根據不同比特對複平面進行區域劃分，確定每個區域中的硬判決線，軟解調器先判斷接收信號所處的區域，以接收信號到該區域中硬判決線的距離作為軟信息的大小，軟信息的符號由接收信號相對於硬判決線的位置確定。
2、根據權利要求1所述的軟解調方法，其特徵在於提取b0、b1、b2、b3、b4這5個比特對應軟信息llr(bi)的方法，假設接收信號為r，令x＝abs(real(r))，y＝abs(imag(r))，解調的具體方法如下
(1)、對於b0的軟信息，先取接收信號實部和虛部的絕對值，然後根據附圖2中所示的星座劃分方法和硬判決線，判斷其所處區域並求出其到硬判決線的距離，將這個距離值作為軟信息的度量，實現方法如下，
if(x＞y)or(y＜3a)，llr(b0)＝y-2a
else {
if(x+y)＜6a，llr(b0)＝4a-y
else，llr(b0)＝x-2a
}
(2)、對於b1的軟信息，先取接收信號實部和虛部的絕對值，然後根據附圖3中所示的星座劃分方法和硬判決線，判斷其所處區域並求出其到硬判決線的距離，將這個距離值作為軟信息的度量，實現方法如下，
if(x+y)＜6a，llr(b1)＝x-2a
else {
if(x＜4a)，llr(b1)＝4a-y
}
(3)、對於b2的軟信息，先取接收信號實部和虛部的絕對值，然後根據附圖4中所示的星座劃分方法和硬判決線，判斷其所處區域並求出其到硬判決線的距離，將這個距離值作為軟信息的度量，實現方法如下，
if(x＜y)，llr(b2)＝y-4a
else llr(b2)＝x-4a
(4)、將接收信號的實部和虛部分別作為b3和b4的軟信息值。
llr(b3)＝real(r)
llr(b4)＝real(r)。
全文摘要
本發明提供了一種通信系統中32QAM調製的軟解調方法。其實現方法是通過簡單的複平面分塊，找出每塊中的硬判決線，將接收信號到硬判決線的距離作為對應比特軟信息的大小，軟信息的符號由接收信號相對於硬判決線的位置確定。
文檔編號H04L27/38GK101404642SQ200810234699
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者磊 王, 徐大專 申請人:南京航空航天大學